基于ANSYS臥式容器支座布置優化

周永春

(中石化上海工程有限公司，上海 200120)

在石油化工裝置中，大型的臥式儲罐是使用比較廣泛的一類存儲容器。采用雙支座的臥式容器也是比較常見的一種形式。NB/T 47042—2014《臥式容器》【1】中給出了支座設置的范圍以及校核方法，但過于繁瑣。

由于有限元計算方法的適應性比廣泛，能夠模擬各種復雜工況，并且能夠得到較為準確的數值解析，所以比較適合用來解決此類問題。

1 案例分析及模型建立

雙支座臥式容器設計中支座中心到切線的距離A的通用確定原則如下【1-2】：盡量使A≤0.5Ra(Ra為圓筒的平均半徑)，因為當支座位置A≤0.5Ra時,封頭對支座處圓筒有加強作用，當容器受力不理想需要調整時，可適當改變支座位置，調整A值，但通常A值不宜>0.2L。然而標準中并未給出在該范圍內調整支座位置的有利方向，也未說明如何在有限條件下更好地定位支座位置。

本文通過建立雙支座臥式容器的有限元模型，模擬支座不同位置時的情況，即改變A值的大小，計算筒體的軸向應力、切向剪應力以及周向應力，并對計算結果進行比較，分析應力值發生變化的趨勢，以此為依據調整支座的位置。

隱去接管的容器和支座結構參數見表1，整體模型見圖1。

本文建立了按照JB/T 4712.1—2007《容器支座》【3】選取的BI 3200鞍式支座的完整模型(見圖2)，以減輕由于簡化支座引起的應力偏差。以A為參數對稱調整2個支座與容器的位置，分別取600、700、800、900和1 000 mm 5個尺度；另外分別考察中面m、切線面h、支座中面1以及其墊板前、后截面(見圖1中的2、3處)的各組應力隨A值的變化情況。